顧曉楠

（江蘇東方路橋建設(shè)養(yǎng)護有限公司，江蘇南京 211801）

0 引言

高速公路作為交通運輸?shù)闹匾M成部分，在盤活區(qū)域經(jīng)濟、提升物流便捷度等方面發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。交通運輸部數(shù)據(jù)顯示，2021 年全國高速公路平均每天車流量高達3200 萬輛次。為滿足高速公路的使用需求，延長其使用壽命，消除行車風險，應對路面裂縫、車轍、坑槽等病害加強處治，并定期開展養(yǎng)護工作，借助水性環(huán)氧樹脂等新材料、新工藝，提高養(yǎng)護效率，提升高速公路總體服務能力，滿足現(xiàn)階段經(jīng)濟發(fā)展要求。

1 水性環(huán)氧樹脂復合材料概述

本文通過總結(jié)水性環(huán)氧樹脂復合材料的基本屬性，梳理其制備方法，為制訂高速公路養(yǎng)護方案提供方向性引導，切實發(fā)揮材料屬性，避免技術(shù)應用的盲目性。

1.1 水性環(huán)氧樹脂基本特點

近年來，我國加大高速公路網(wǎng)絡(luò)建設(shè)力度，根據(jù)有關(guān)部門公布的數(shù)據(jù)，2021 年，國內(nèi)高速公路總里程達到16.91 萬km，同比增加8100km。高速公路規(guī)模的持續(xù)擴大，對于現(xiàn)有公路養(yǎng)護工作提出了更高的要求。在養(yǎng)護過程中，為搶占養(yǎng)護窗口期、提高施工效率、壓縮成本投入，越來越多的團隊傾向于將水性環(huán)氧樹脂復合材料作為高速公路養(yǎng)護的主要材料，通過養(yǎng)護材料的優(yōu)化選擇，提高了對瀝青路面、水泥混凝土路面、裂縫修復、基層穩(wěn)固等養(yǎng)護任務的完成率[1]。水性環(huán)氧樹脂在制備過程中，以水作為連續(xù)相，通過必要的技術(shù)方法，將環(huán)氧樹脂分散于水體之中，通過液滴或者微粒的方式，與水體充分混合，獲取性能穩(wěn)定的乳液。水性環(huán)氧樹脂在充分保留環(huán)氧樹脂基本屬性的同時，有著較強的綠色屬性。

與傳統(tǒng)的有機溶劑型環(huán)氧樹脂相比，水性環(huán)氧樹脂不僅有著良好的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性、力學特性，還能有效減少污染，保護生態(tài)環(huán)境，因而逐步在公路橋梁等工程建設(shè)領(lǐng)域得到廣泛應用。具體而言，水性環(huán)氧樹脂環(huán)境適應能力較強，對多種底材有著較強的依附能力，固化后形成的涂膜耐腐蝕能力較強，抗化學藥品能力突出。水性環(huán)氧樹脂由于不含有機溶劑或揮發(fā)性有機化合物，因此在實際應用環(huán)節(jié)，不會對空氣產(chǎn)生污染，減少了對生態(tài)環(huán)境的破壞。經(jīng)過多年發(fā)展，水性環(huán)氧樹脂制備工藝更加成熟，生產(chǎn)成本更為低廉，加之其可燃性較差、無毒副作用，使運輸、存儲及應用的安全性大幅度提高，同時也降低了運輸、存儲與應用成本。而且，水性環(huán)氧樹脂制備難度較低，可以在常溫狀態(tài)下固化，不需要特殊的固化應用條件。

1.2 水性環(huán)氧樹脂制備方法

經(jīng)過長時間探索，水性環(huán)氧樹脂制備方法日益成熟，技術(shù)團隊通過化學改性法、機械法和相反轉(zhuǎn)法等制備方式，完成水性環(huán)氧樹脂復合材料的加工制備任務。具體而言，化學改性法又稱為自乳化法，其原理在于將親水性化學功能團引入分子骨架，從而獲得較強的乳化能力，但這種制備方式的技術(shù)流程較多、工藝參數(shù)復雜、總體成本較高；機械法主要適用于少量水性環(huán)氧樹脂復合材料的生產(chǎn)制備，該生產(chǎn)工藝的成本較低，操作難度較小，但是在技術(shù)因素的局限下，水性環(huán)氧乳液顆粒的分散粒徑較大，形狀不規(guī)則，穩(wěn)定性較差，成膜效果達不到預期；相反轉(zhuǎn)法的技術(shù)原理是將聚合物從油包水轉(zhuǎn)變?yōu)樗?，進而生成的水性環(huán)氧樹脂[2]，這種制備方式盡管操作難度較低，但是生成的乳液穩(wěn)定性不高，加之含有更多表面活性劑，使成膜后涂膜的硬度、耐溶劑性受到影響，難以達到預期要求。為更好地發(fā)揮水性環(huán)氧樹脂的材料優(yōu)勢，增強材料的實用屬性，在高速公路養(yǎng)護施工中，要轉(zhuǎn)換觀念，優(yōu)化材料應用基本思路，推動后續(xù)系列養(yǎng)護工作高質(zhì)量開展。

2 水性環(huán)氧樹脂復合材料在高速公路養(yǎng)護中的應用思路

為了確保水性環(huán)氧樹脂復合材料的應用效果，切實滿足高速公路養(yǎng)護要求，施工團隊要轉(zhuǎn)換觀念，明確養(yǎng)護工作要求，設(shè)定應用主要場景，不斷提升水性環(huán)氧樹脂材料應用效能。

2.1 水性環(huán)氧樹脂的高效性應用原則

高速公路養(yǎng)護過程中，著眼水性環(huán)氧樹脂應用場景，施工團隊要遵循高效性的材料應用原則，實現(xiàn)制備工藝、應用方式、施工要求的有效聯(lián)動，以更好地增強高速公路養(yǎng)護能力。具體而言，施工團隊要發(fā)揮自身主觀能動性，吸收借鑒以往經(jīng)驗，準確把握高速公路養(yǎng)護的任務與目標，確定水性環(huán)氧樹脂的使用條件、應用流程，不斷調(diào)整優(yōu)化材料參數(shù)，以充分發(fā)揮水性環(huán)氧樹脂的作用。例如，在使用水性環(huán)氧樹脂配置環(huán)氧砂漿的過程中，著眼砂漿使用場景，采取試驗制成的方式，進行高水性環(huán)氧樹脂乳液、中水性環(huán)氧樹脂乳液以及低水性環(huán)氧樹脂乳液的分類驗證，確定其與砂漿混合后，砂漿物化屬性的相關(guān)變化，通過拉伸強度測試，論證砂漿實用屬性，確立砂漿制備方案，持續(xù)提升抗壓強度、抗折強度等基礎(chǔ)性能[3]。例如，高水性環(huán)氧樹脂乳液的密度在1.21g/cm3，抗拉強度為15.2MPa；中水性環(huán)氧樹脂乳液的密度在1.15g/cm3，抗拉強度為10.4MPa；低水性環(huán)氧樹脂乳液的密度在1.1g/cm3，抗拉強度為2.1MPa。通過對水性環(huán)氧樹脂摻加量進行科學調(diào)控，可以最大限度地保證砂漿的抗拉伸強度，滿足高速公路的養(yǎng)護需求。

2.2 水性環(huán)氧樹脂的經(jīng)濟性應用原則

水性環(huán)氧樹脂作為目前較為成熟的高速公路養(yǎng)護材料，在實際應用過程中，應在保證高速公路養(yǎng)護質(zhì)量的前提下，降低修復成本，減少費用支出。施工團隊需要發(fā)揮主觀能動性，加強技術(shù)流程與施工材料的管理，依托全面細致的管理舉措，增強水性環(huán)氧樹脂利用效率。施工團隊應參考以往經(jīng)驗，制定水性環(huán)氧樹脂使用制度，細化制備、運輸、使用要求，規(guī)范施工行為，有序控制水性環(huán)氧樹脂用量，減少額外費用產(chǎn)生。在利用水性環(huán)氧樹脂與水泥、砂進行摻和時，按照1∶4∶3 的比例制備的修復砂漿，與其他砂漿相比，不僅黏度大、防水性好、工藝簡單，而且水泥、砂石的用量較少，實現(xiàn)公路養(yǎng)護成本與養(yǎng)護質(zhì)量全方位兼顧，有效控制高速公路總體養(yǎng)護費用[4]。

2.3 水性環(huán)氧樹脂的實用性應用原則

在使用水性環(huán)氧樹脂進行公路養(yǎng)護的過程中，為更加充分地發(fā)揮材料優(yōu)勢，壓縮養(yǎng)護流程，提升養(yǎng)護效率，搶占窗口期，需要及時調(diào)整技術(shù)方案，根據(jù)養(yǎng)護內(nèi)容，形成可行性強、操作性好的技術(shù)體系。例如，在高速公路混凝土膨脹裂縫的修復中，施工團隊要根據(jù)施工標準，立足施工場景，使用專業(yè)機械設(shè)備對混凝土表面予以鑿除，并使用打磨機進行二次打磨，然后使用水性環(huán)氧樹脂砂漿對鑿除區(qū)域的混凝土表面進行修復、補平?？紤]到高速公路結(jié)構(gòu)的復雜性，在進行新舊混凝土黏結(jié)的過程中，施工人員應將水性環(huán)氧樹脂與水泥、砂的摻和比控制在1∶4∶2。

3 水性環(huán)氧樹脂復合材料在高速公路養(yǎng)護中的應用路徑

高速公路養(yǎng)護過程中，對于水性環(huán)氧樹脂復合材料的應用，施工團隊應準確把握材料屬性，從實踐角度出發(fā)，完善復合材料應用體系，優(yōu)化施工流程，發(fā)揮水性環(huán)氧樹脂復合材料的優(yōu)勢，推動養(yǎng)護工作高質(zhì)量開展。

3.1 使用水性環(huán)氧樹脂進行瀝青乳化

高速公路運行過程中，路面在車輛載荷作用下，會承受一定的剪切應力，使得路面平整度持續(xù)下降，影響行車的安全性與穩(wěn)定性。為應對上述問題，保證路面平整度，一些施工團隊習慣使用乳化瀝青作為修復材料對高速公路進行修復。乳化瀝青是現(xiàn)階段常規(guī)性的高速公路路面修復材料，在實際使用過程中，表現(xiàn)出低污染、便捷、高效等特點，對于瀝青路面養(yǎng)護產(chǎn)生了深遠影響。但是必須清楚地認識到，普通的乳化瀝青黏結(jié)能力相對不足、材料彈性不佳、結(jié)構(gòu)強度不高，難以保證修復質(zhì)量以及耐久性。在某些特殊情況下，極易出現(xiàn)二次甚至多次修補的情況，嚴重影響了高速公路的通行能力。將水性環(huán)氧樹脂與乳化瀝青進行充分混合，借助水性環(huán)氧樹脂特殊的分子結(jié)構(gòu)，對乳化瀝青的性能有著明顯的提升作用。在水性環(huán)氧樹脂的改性作用下，乳化瀝青性狀更為穩(wěn)定，各類屬性參數(shù)得以提升，能快速修復路面裂縫等病害，表現(xiàn)出更強的實用屬性[5]。在利用水性環(huán)氧樹脂進行瀝青乳化的過程中，施工團隊要嚴格遵循技術(shù)規(guī)范與標準，結(jié)合養(yǎng)護需求，根據(jù)乳化瀝青用量計算水性環(huán)氧樹脂制備量。通過對水性環(huán)氧樹脂的科學化、高效化應用，不斷增強材料應用效能，推動瀝青乳化改性的順利完成。使用水性環(huán)氧樹脂對乳化瀝青完成改性后，施工團隊要制訂施工計劃，有序組織相關(guān)施工活動。結(jié)合過往經(jīng)驗，改性乳化瀝青存放時間超過1d后，容易出現(xiàn)析水分層現(xiàn)象，析出水分后，乳化瀝青的黏結(jié)度、強度將明顯下降。為應對這種情況，使用水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青時，要控制制備時間，避免改性制備與施工作業(yè)間隔時間過長，影響最終的施工效果。同時，對于已經(jīng)完成制備的改性乳化瀝青，要采取密封存儲的方式，避免風吹、雨淋及陽光直射。在改性乳化瀝青施工環(huán)節(jié)，要對施工溫度、濕度等因素進行靈活把控，如果氣溫較低或者瀝青稠度較大，需要進行必要的加熱處理，以保證改性乳化瀝青快速完成噴灑作業(yè)。準備工作結(jié)束后，施工團隊操作噴灑車等設(shè)備進行噴灑作業(yè)，考慮施工環(huán)境的特殊性，施工人員要對噴灑車進行調(diào)試，避免設(shè)備參數(shù)調(diào)控不當，出現(xiàn)改性乳化瀝青不能順暢噴灑等問題。噴灑結(jié)束后，施工團隊要及時開展養(yǎng)護處理，借助必要的養(yǎng)護舉措，確保改性乳化瀝青發(fā)揮材料優(yōu)勢，完成施工建設(shè)任務。

3.2 使用水性環(huán)氧樹脂制作灌縫用漿

水性環(huán)氧樹脂與水泥按照一定的比例進行調(diào)配，形成具有一定黏稠度的漿液，主要用于高速公路水泥基建縫隙的填充、修復以及表面加固。與傳統(tǒng)修復材料相比，使用水泥水性環(huán)氧樹脂復合材料，可以壓縮修復環(huán)節(jié)，減少傳統(tǒng)高速公路表面加固處理中的干燥環(huán)節(jié)，提高施工效率，壓縮施工周期。同時，水泥水性環(huán)氧樹脂復合材料結(jié)構(gòu)強度較高，可以有效應對行車荷載所帶來的剪切力，增強了路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。結(jié)合以往經(jīng)驗，水泥水性環(huán)氧樹脂復合材料在進行灌縫養(yǎng)護時，其抗壓強度在3d 內(nèi)可以到達25MPa，28d 后可以達到41MPa，并且灌縫用漿的膨脹率始終保持在0.05%范圍內(nèi)，符合高速公路路面細微裂縫的養(yǎng)護要求。為更好地提升高速公路灌縫用漿的修復性能，施工人員在水泥水性環(huán)氧樹脂復合材料制備中，要結(jié)合養(yǎng)護要求，靈活選擇水泥種類。如控制灌縫用漿制備材料的粒徑，在寬度小于1mm 的細小裂縫養(yǎng)護中，對于水泥、骨料等材料，其粒徑30μm 的含量應當?shù)陀?%，粒徑6μm 的含量應超過40%。

3.3 制備水性環(huán)氧樹脂砂漿

在水性環(huán)氧樹脂砂漿制備環(huán)節(jié)，結(jié)合水性環(huán)氧樹脂的基本屬性，對水資源用量進行合理控制，能夠確保水性環(huán)氧樹脂砂漿具備較強的早期強度，提升高速公路路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。結(jié)合以往經(jīng)驗，水性環(huán)氧樹脂砂漿制備中，水泥用量應當控制在30%左右，如果水泥用量過大或者過少，都會影響砂漿性能，影響結(jié)構(gòu)強度。施工過程中，要加強質(zhì)量監(jiān)管，一旦發(fā)現(xiàn)問題，應及時反饋處理。同時根據(jù)溫度、濕度等條件，做好相應的養(yǎng)護工作，借助必要的養(yǎng)護舉措，減少修復區(qū)域再次發(fā)生裂縫等病害的概率。

3.4 使用水性環(huán)氧樹脂進行基層穩(wěn)定

施工團隊在利用水性環(huán)氧樹脂進行高速公路基層養(yǎng)護修復的過程中，要充分考量高速公路基層所處環(huán)境，預設(shè)可能出現(xiàn)的病害或者損傷，在此基礎(chǔ)上，采取有效修復舉措，開展基層修復工作。具體而言，高速公路車流量較大，基層承受的壓力較大，出現(xiàn)基層斷裂的概率較高。為應對上述情況，施工團隊要根據(jù)高速公路所處區(qū)域的氣候、水文條件，靈活調(diào)節(jié)水性環(huán)氧樹脂的使用量，以保證最終修復效果。根據(jù)相關(guān)研究機構(gòu)公布的數(shù)據(jù)，水性環(huán)氧樹脂的使用量與高速公路基層材料的抗壓強度、密度、防水性能有著正相關(guān)關(guān)系，因此，在實際施工環(huán)節(jié)，施工團隊要持續(xù)進行調(diào)整，實現(xiàn)水性環(huán)氧樹脂使用量的精準控制。

4 結(jié)語

水性環(huán)氧樹脂與乳化瀝青、混凝土等水泥基層材料結(jié)合使用優(yōu)勢明顯，借助完備的施工方案、合理的施工舉措，能有效增強高速公路路面的抗裂縫和抗車轍性能，提升高速公路的通行能力。本文在分析水性環(huán)氧樹脂特點的基礎(chǔ)上，梳理養(yǎng)護工作思路，在實用性、經(jīng)濟性等原則指導下，細化水性環(huán)氧樹脂應用策略，拓寬水性環(huán)氧樹脂應用途徑，確保高速公路養(yǎng)護施工有序推進。